電気電子機器廃棄物からの新規有機・無機原料リサイクルプロセスの開発

• 研究課題/領域番号: 25241022
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境材料・リサイクル
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 吉岡 敏明 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (30241532)
• 研究分担者: 亀田 知人 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60333895) ; Grause Guido (GRAUSE Guido) 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (60570017)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 41,990千円 (直接経費: 32,300千円、間接経費: 9,690千円); 2016年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円); 2015年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円); 2014年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2013年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
• キーワード: 電気電子機器廃棄物 / 熱分解 / フィードストックリサイクル / プラスチック / 金属 / 臭素系難燃剤 / リサイクル / 難燃剤 / フィドーストックリサイクル / 金属回収 / 熱重量質量同時分析 / フェノール基板 / エポキシ基板 / テトラブロモビスフェノールA / 加水分解 / フェノール樹脂 / エポキシ樹脂 / ポリイミド樹脂 / ポリカーボネート / テトラブロモビスフェノールＡ

研究成果の概要

電気電子機器廃棄物（WEEE）から化学原燃料および金属等の有価有機・無機化合物を回収するリサイクルプロセスの開発を目的に、WEEEに頻繁に用いられているプラスチック材料として、ポリカーボネート、フェノール樹脂、およびエポキシ樹脂の熱分解反応を検討した。これら樹脂の熱分解反応解析、臭素系難燃剤および金属を含むプリント基板の熱分解反応解析、臭化揮発反応の検討、およびカルシウム系吸収剤の添加効果の検討を実施した。樹脂単体および臭素系難燃剤を含む系の熱分解機構を明らかにし、また、吸収剤添加により得られるガスおよびオイルの品位が向上し、金属の臭化揮発反応が抑制されることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Alkaline hydrolysis of PVC-coated PET fibers for simultaneous recycling of PET and PVC (2017)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Suguru Hirahashi, Guido Grause, Tomohito Kameda, Hiroshi Toyoda,Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: Journal of Material Cycles and Waste Management 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermal decomposition of tetrabromobisphenol-A containing printed circuit boards in the presence of calcium hydroxide (2017)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: Journal of Material Cycles and Waste Management 巻: 19 号: 1 ページ: 282-293
  • DOI: 10.1007/s10163-015-0417-4
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 廃プラスチックの熱分解による化学原料化・燃料化 (2016)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ 巻: 59 号: 6 ページ: 243-253
  • DOI: 10.1627/jpi.59.243
  • NAID: 130005239661
  • ISSN: 1346-8804, 1349-273X
  • 年月日: 2016-11-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Replacing conventional fuels in USA, Europe, and UK with plastic pyrolysis gases - Part I : Experiments and graphical interchangeability methods (2016)
  • 著者名/発表者名: Stanislav Honus, Shogo Kumagai, Ondrej Nemcek, Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: Energy Conversion and Management 巻: 126 ページ: 1118-1127
  • DOI: 10.1016/j.enconman.2016.08.055
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Replacing conventional fuels in USA, Europe, and UK with plastic pyrolysis gases - Part II: Multi-index interchangeability methods (2016)
  • 著者名/発表者名: Stanislav Honus, Shogo Kumagai, Ondrej Nemcek, Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: Energy Conversion and Management 巻: 126 ページ: 1128-1145
  • DOI: 10.1016/j.enconman.2016.08.054
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Novel Process for the Removal of Bromine from Styrene Polymers Containing Brominated Flame Retardant (2015)
  • 著者名/発表者名: Guido Grause, Juan Diego Fonseca, Hisatoshi Tanaka, Thallada Bhaskar, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: Polymer Degradation an Stability 巻: 112 ページ: 303-309
  • DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2014.12.017
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of steam on the thermal dehydrochlorination of poly(vinyl chloride) resin and flexible poly(vinyl chloride) under atmospheric pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Juan Diego Fonseca, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: Polymer Degradation an Stability 巻: 117 ページ: 8-15
  • DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2015.03.011
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermal decomposition of individual and mixed plastics in the presence of CaO or Ca(OH)2 (2015)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Itaru Hasegawa, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 巻: 113 ページ: 584-590
  • DOI: 10.1016/j.jaap.2015.04.004
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pyrolysis versus hydrolysis behavior during steam decomposition of polyesters using 18O-labeled steam (2015)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai Yuto Morohoshi Guido Grause Tomohito Kameda Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 5 号: 76 ページ: 61828-61837
  • DOI: 10.1039/c5ra08577b
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Steam Pyrolysis of Polyimides: Effects of Steam on Raw Material Recovery (2015)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Tomoyuki Hosaka, Tomohito Kameda Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: Environmental Science & Technology 巻: 49 号: 22 ページ: 13558-65
  • DOI: 10.1021/acs.est.5b03253
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Catalytic Degradation of Poly(ethylene terephthalate) for Benzene-Rich Oil Recovery Using Metal Hydroxides (2014)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 43 号: 5 ページ: 637-639
  • DOI: 10.1246/cl.131109
  • NAID: 130004868095
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hydrogen production from biomass and plastic mixtures by pyrolysis-gasification (2014)
  • 著者名/発表者名: Jon Alvarez, Shogo Kumagai, Chunfei Wu, Toshiaki Yoshioka, Javier Bilbao, Martin Olazar, Paul T. Williams
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energy 巻: 39 ページ: 10883-10891
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Steam hydrolysis of poly(bisphenol-A-carbonate) in a fluidized bed reactor (2014)
  • 著者名/発表者名: Guido Grause, Rikard Karrbrandt, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: Industrial & Engineering Chemistry Research 巻: 53 号: 11 ページ: 4215-4223
  • DOI: 10.1021/ie404263a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous Recovery of Benzene-Rich Oil and Metals by Steam Pyrolysis of Metal-Poly (ethylene terephthalate) Composite Waste (2014)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 雑誌名: Environmental Science & Technology 巻: 48 号: 6 ページ: 3430-3437
  • DOI: 10.1021/es405047j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recovery of benzene-rich oil from the degradation of metal- and metal-o xide-containing poly (ethylene terephthalate) composites (2014)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka.
  • 雑誌名: Journal of Material Cycles and Waste Manageme nt 巻: 16 号: 2 ページ: 282-290
  • DOI: 10.1007/s10163-013-0194-x
  • 査読あり
• [学会発表] 生石灰を用いたポリエチレンテレフタレートのベンゼン化挙動のオンライン分析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山崎僚太、熊谷将吾、亀田知人、渡辺壱、吉岡敏明
  • 学会等名: 日本化学会第97回春季年会
  • 発表場所: 慶応義塾大学（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] タンデムμ-リアクター-GC/MSによるPETのベンゼン化挙動のオンライン分析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山崎僚太、熊谷将吾、亀田知人、渡辺壱、吉岡敏明
  • 学会等名: 第9回廃棄物資源循環学会東北支部研究発表会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
• [学会発表] Effect of lime activity on the formation of benzene from polyethylene terephthalate (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎僚太、熊谷将吾、亀田知人、吉岡敏明
  • 学会等名: 平成28年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: いわき明星大学（福島県いわき市）
  • 年月日: 2016-09-10
• [学会発表] ecycling of poly(vinyl chloride) by chemical modification using hydroxybenzenethiols (2016)
  • 著者名/発表者名: 魯麗慧、熊谷将吾、亀田知人、吉岡敏明
  • 学会等名: 第19回プラスチックリサイクル化学研究会研究討論会
  • 発表場所: 九州工業大学（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] 活性の異なる生石灰を用いたポリエチレンテレフタレートのベンゼン化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎僚太、熊谷将吾、亀田知人、吉岡敏明
  • 学会等名: 第19回プラスチックリサイクル化学研究会研究討論会
  • 発表場所: 九州工業大学（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] Chemical processing for feedstock recycling of waste plastics (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: 21st Internationals Symposium on Analytical and Applied Pyrolysis
  • 発表場所: Faculty of Pharmacy (France, Nancy)
  • 年月日: 2016-05-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ビスフェノールA熱分解生成物の二次反応挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小野 俊輔、熊谷 将吾、亀田 知人、吉岡 敏明
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府・京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Phenol recovery through the pyrolysis of bisphenol A (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Ono, Shogo Kumagai, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: 2016 Spring Scientific Conference by Korea Society of Waste Magement
  • 発表場所: Kun-kuk University(Korea, Seoul)
  • 国際学会
• [学会発表] Production of phenol through the thermal degradation of bisphenol A (2015)
  • 著者名/発表者名: 小野 俊輔、熊谷 将吾、ギド グラウゼ、亀田 知人、吉岡 敏明
  • 学会等名: 平成27年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 弘前大学（青森県・弘前市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Interaction of plasticizer and poly(yinyl chloride) degradation in the presence of steam (2015)
  • 著者名/発表者名: Guido Grause, Juan Diego Fonseca, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: 8th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials
  • 発表場所: Leoben(Austria)
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a recycling method for composite materials consisting of poly(ethylene terephthalate) and poly(vinyl chloride) (2015)
  • 著者名/発表者名: Suguru Hirahashi, Guido Grause, Shogo Kumagai, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: 8th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials
  • 発表場所: Leoben(Austria)
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] Thermal decomposition of tetrabromobisphenol-A containing printed circuit boards in the presence of calcium hydroxide (2015)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: 8th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials
  • 発表場所: Leoben(Austria)
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] ビスフェノールAの熱分解挙動の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平橋 賢、熊谷 将吾、Ｇｒａｕｓｅ Ｇｕｉｄｏ、亀田 知人、吉岡 敏明
  • 学会等名: 第26回廃棄物資源循環学会研究発表会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2015-09-02
• [学会発表] 水蒸気を用いたポリイミドの加水分解速度解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 保坂 朋志，熊谷 将吾，Grause Guido，亀田 知人，吉岡 敏明
  • 学会等名: 平成26年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 山形大学（山形県・米沢市）
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] 18O同位体標識水を用いたポリエステルの水蒸気分解における熱分解および加水分解の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 熊谷 将吾、諸星 勇翔、Ｇｒａｕｓｅ Ｇｕｉｄｏ、亀田 知人、吉岡 敏明
  • 学会等名: プラスチックリサイクル化学研究会(FSRJ)第17回研究討論会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-12
• [学会発表] Determination of the decomposition products from the debromination process of decabromodiphenyl ethane containing HIPS in NaOH/EG solution (2014)
  • 著者名/発表者名: Juan Diego Fonseca., Hisatoshi Tanaka., Guido Grause., Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: プラスチックリサイクル化学研究会(FSRJ)第17回研究討論会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-12
• [学会発表] 水蒸気を用いたポリイミドの熱分解挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 保坂 朋志、熊谷 将吾、グラウゼ ギド、亀田 知人、吉岡 敏明
  • 学会等名: プラスチックリサイクル化学研究会(FSRJ)第17回研究討論会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-12
• [学会発表] ニッケル系触媒を用いたプラスチック/バイオマス混合物のガス化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 熊谷将吾，Jon Alvarez, Paula H. Blanco, Chunfei Wu, 吉岡敏明, Martin Olazar, Paul T. Williams
  • 学会等名: 第23回日本エネルギー学会大会
  • 発表場所: 九州大学 (福岡県・福岡市)
  • 年月日: 2014-07-19 – 2014-07-20
• [学会発表] Hydrogen production from biomass/plastic mixture using novel bi-functional Ni-Mg-Al-Ca catalyst for gasification and in-situ CO2 adsorption (2014)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Jon Alvarez, Paula H. Blanco, Chunfei Wu, Toshiaki Yoshioka, Martin Olazar, Paul T. Williams
  • 学会等名: 20th International Symposium on Analytical and Applied Pyrolysis
  • 発表場所: Birmingham (United Kingdom)
  • 年月日: 2014-05-19 – 2014-05-23
• [学会発表] Effect of the bed material on the reaction pathway of polycarbonate steam hydrolysis in a fluidized bed reactor (2014)
  • 著者名/発表者名: Guido Grause, Rikard Karrbrant, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: 2nd Symposium on Urban Mining (SUM2014)
  • 発表場所: Bergamo (Italy)
  • 年月日: 2014-05-19 – 2014-05-21
• [学会発表] Benzene-Rich Oil Recovery by Thermal Degradation of Poly(ethylene terephthalate) in the Presence of Calcium Catalysts (2014)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: The 3R International Scientific Conference on Material Cycles and Waste Management and 13th Expert Meeting on Solid Waste Management in Asia and Pacific Islands
  • 発表場所: 京都市
• [学会発表] Recovery of phenols by steam hydrolysis of poly(bisphenol-A-carbonate) in a fluidized bed reactor (2013)
  • 著者名/発表者名: Rikard Kaerrbrant, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: Proceedings of the 2013 Spring Conference of the Korea Society of Waste Management
  • 発表場所: Danyang, Korea
• [学会発表] Novel process for the removal of bromine from styrene polymers containing brominated flame retardants (2013)
  • 著者名/発表者名: Guido Grause, Hisatoshi Tanaka, Thallada Bhaskar, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: 2013 International Symposium on Environmental Science and Technology
  • 発表場所: Dalian, China
• [学会発表] Simultaneous Hydrolytic and Thermal Decomposition of Poly(ethylene terephthalate) using 18O isotope-labeled Water (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuto Morohoshi, Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: International Symposium of Chemical-Environmental-Biomedical Technology 2013
  • 発表場所: Iwanuma, Japan
• [学会発表] Thermal Decomposition of Printed-Circuit Boards Based on Thermoset Resin (2013)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: International Symposium of Chemical-Environmental-Biomedical Technology 2013
  • 発表場所: Iwanuma, Japan
• [学会発表] Feedstock Recycling Situation in Japan and its Future View (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: 7th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials
  • 発表場所: New Delhi, India
• [学会発表] Recovery of Phenols from Bisphenol A Polycarbonate in the Presence of MgO (2013)
  • 著者名/発表者名: Guido Grause, Rikard, Kaerrbrant, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: 7th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials
  • 発表場所: New Delhi, India
• [学会発表] Determination of the proportion between hydrolysis and pyrolysis during Poly (ethyleneterephthalate) degradation in 18O-labeled steam (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuto Morohoshi, Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: 7th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials
  • 発表場所: New Delhi, India
• [学会発表] Simultaneous Recovery of Organic and Inorganic Materials by the Thermal Decomposition of Plastic-Metal Composites (2013)
  • 著者名/発表者名: Shogo Kumagai, Guido Grause, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: 7th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials
  • 発表場所: New Delhi, India
• [学会発表] Fluidized bed hydrolysis of poly(bisphenol-A)carbonate (2013)
  • 著者名/発表者名: Guido Grause, Rikard Kärrbrant, Tomohito Kameda, Toshiaki Yoshioka
  • 学会等名: 第24回廃棄物資源循環学会研究発表会
  • 発表場所: 札幌市
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.che.tohoku.ac.jp/~env/index.html
• [備考] 東北大学大学院 環境科学研究科 資源循環プロセス学講座 リサイクル化学分野 吉岡研究室ウェブページ
  • URL: http://www.che.tohoku.ac.jp/~env/index.html
• [備考] 東北大学大学院 環境科学研究科 資源循環プロセス学講座 リサイクル化学分野 吉岡研究室ウェブページ
  • URL: http://www.che.tohoku.ac.jp/~env/index.html